Контрольные вопросы

1. Опишите метод измерения сопротивлений с помощью вольтметра и амперметра. При каких условиях в каждой схеме можно определять неизвестное сопротивление при помощи формулы (2.1)?

2. Как определяется неизвестное сопротивление методом замещения?

3. Что представляет собой мост Уитстона?

4. Выведите формулу для вычисления неизвестного сопротивления в мостовом методе.

5. Сформулируйте недостатки моста Уитстона?

Литература

1. Электрические измерения неэлектрических величин: учебное пособие / Под ред. Н. Н. Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Миронов Э.Г. Измерение активных сопротивлений: Методические указания к лабораторным работам. Екатеринбург: УПИ, 2009.

Лабораторная работа №3

ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

КОМПЕНСАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы: изучение компенсационного метода измерения э.д.с. Ознакомление с устройством и работой промышленных потенциометров. Измерения неизвестных э.д.с., токов, сопротивлений.

Приборы и принадлежности: потенциометр постоянного тока ПП-63, источник неизвестной э.д.с., нормальный элемент, образцовое и неизвестные сопротивления.

1. Краткая теория

1.1. Понятие разности потенциалов и э.Д.С.

При перемещении заряда в электрическом поле силы поля совершают работу. Величина, численно равная работе по перемещению единичного положительного заряда q=1 из одной точки поля в другую называется разностью потенциалов между этими точками:

(3.1)

Если два тела с потенциалами ₁ и ₂ соединить проводником, то заряды с одного тела начнут перемещаться к другому - возникнет электрический ток. Через некоторое время потенциалы тел сравняются и ток прекратится. Для того чтобы в проводнике протекал постоянный ток, необходимо поддерживать между двумя этими телами постоянную разность потенциалов. Это значит, что необходимо каким-то образом отводить электрические заряды с одного тела и перемещать их на другое против сил электрического поля. Такое перемещение может быть осуществлено лишь силами неэлектрической природы. Эти силы получили название сторонних сил F_стор. Например, в гальванических элементах разделение зарядов происходит под действием химических сил, в генераторах - механических, в термоэлементах - под действием тепловой энергии. Величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда через всю цепь, называется электродвижущей силой (э.д.с.) :

(3.2)

Величина э.д.с. выражается в тех же единицах, что и разность потенциалов – в Вольтах. Если сторонние силы действуют на всем пути следования электрического тока, э.д.с. называется распределенной (например, э.д.с. индукции и самоиндукции). Если действие сторонних сил распространяется лишь на отдельные участки цепи, то э.д.с. называется сосредоточенной (э.д.с. гальванического элемента). При разомкнутой цепи в этом случае электростатические силы уравновешиваются сторонними, и разность потенциалов на концах разомкнутой цепи будет численно равна э.д.с.

Величина, численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда по участку электрической цепи, называется падением напряжения, или просто напряжением U₁₂ на данном участке цепи:

U₁₂ = ₁ - ₂ + ε₁₂ . (3.3)

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы, называется неоднородным. Для однородного участка цепи

U₁₂ = ₁ - ₂ . (3.4)